¿Qué son los compuestos de fibra natural? Conceptos básicos, aplicaciones y potenciales futuros

Descripción general

1. Introducción

2. Compuestos de polímero de fibra natural

3. Fibras naturales

4. Polímeros:termoestables y termoplásticos

5. Características básicas

6. Parámetros que afectan a los NFPC

7. Aplicaciones NFPC

8. Forzar la adopción de la función

9. Conclusión

Introducción

Ha habido estricta conciencia de los consumidores hacia nuevos productos de fuentes renovables en los últimos años. El marketing ecológico, las nuevas opiniones sobre el reciclaje, la influencia social y el cambio de valores cognitivos han llevado a los consumidores hacia resultados respetuosos con el medio ambiente. Específicamente, los materiales compuestos se están desarrollando y rediseñando para mejorar y adaptar los productos tradicionales e introducir nuevos productos de manera sostenible y responsable.

las últimas tendencias publicadas en el contexto de los compuestos poliméricos de fibra natural al tiempo que brindan información sobre las fibras naturales y los polímeros destacando sus propiedades y aplicaciones

Polímero de fibra natural Compuestos

Polímero de fibra natural Los compuestos (NFPC) son materiales compuestos que consisten en una matriz de polímero incrustada con fibras naturales de alta resistencia.

Fibra natural en compuestos

Fibras naturales son producidos por plantas, animales y procesos geológicos. Pueden usarse como un componente de materiales compuestos, donde la orientación de las fibras impacta en las propiedades. En la siguiente tabla, se cubren algunas evoluciones exitosas de fibras naturales y se comparan con la fibra de vidrio E en la propiedad.

Al diseñar el compuesto partes, la elección del refuerzo es una de las primeras decisiones importantes que deben tomarse. Al elegir el refuerzo adecuado para su aplicación, no debe ignorar la fibra natural como una opción viable hasta que se descarten en función de sus requisitos, ya que aportan sostenibilidad a la producción en general. Sin embargo, hay algunas propiedades clave que debe tener en cuenta antes de tomar una decisión. En la siguiente tabla, se destacan algunas ventajas y desventajas comparativas de las fibras naturales.

Polímeros: Termoendurecibles y termoplásticos

Otro componente clave de los NFPC son los polímeros que mantienen unidas las fibras naturales. Por lo general, para aplicaciones estructurales, los polímeros se pueden clasificar en dos categorías principales, termoplásticos y termoestables.

Estructura molecular de polímeros termoplásticos y termoestables

La estructura de los materiales de matriz termoplástica consta de moléculas de una o dos dimensiones, por lo que estos polímeros tienden a ablandarse en un rango de calor elevado y revertir sus propiedades durante el enfriamiento.

En el otro Por otro lado, los termoendurecibles se pueden definir como polímeros altamente reticulados que se curan usando solo calor o usando calor y presión e irradiación de luz. Esta estructura le da a los polímeros termoendurecibles buenas propiedades, como alta flexibilidad para adaptar las propiedades finales deseadas, gran resistencia y módulo.

Los termoplásticos son ampliamente utilizados para NFPC, ya que se pueden reutilizar varias veces, mientras que el polímero termoestable tiene que pasar por un proceso químico o debe ser incinerado para su eliminación.

Características básicas

Las propiedades de Los compuestos de fibras naturales se diferencian entre sí. Según informes anteriores, debido a diferentes tipos de fibras, fuentes y condiciones de humedad. El rendimiento de los NFPC se basa en factores como la composición mecánica, el ángulo microfibrilar, la estructura, los defectos, las dimensiones de las células, las propiedades físicas, las propiedades químicas y la interacción de una fibra con la matriz.

Propiedades de los compuestos de fibra natural para aplicaciones de ingeniería estructural

Dado que todos los productos del mercado tienen inconvenientes de manera similar, los compuestos poliméricos reforzados con fibras naturales también tienen inconvenientes. Las uniones entre fibra natural y matriz polimérica son un problema que se tiene en cuenta debido a la distinción en la estructura química entre estas dos fases. Conduce a una transferencia de tensión ineficaz durante la interfaz de los NFPC.

Las fibras naturales incluyen un grupo activo llamado grupo hidroxilo, lo que hace que las fibras sean hidrófilas. En los NFPC, se produce una unión interfacial más débil entre la fibra natural hidrófila y las matrices de polímero hidrófobo debido al grupo hidroxilo en las fibras naturales. Podría producir NFPC con propiedades físicas y mecánicas suaves.

Parámetros que afectan a los NFPC

Diferentes factores pueden afectar las características y el desempeño de los CPNF. La naturaleza hidrófila de la fibra natural y la carga de fibra también afectan las propiedades del compuesto. Por lo general, se necesita una alta carga de fibra para lograr las buenas propiedades de los NFPC.

Intervalos de descomposición térmica para componentes NFPC y efectos posteriores sobre las características del componente compuesto

Generalmente, observe que el aumento en el contenido de fibra provoca una mejora de las propiedades de tracción de los composites. Otro factor vital que impacta considerablemente en las propiedades y características de la superficie de los materiales compuestos son los parámetros de proceso utilizados. Para obtener los mejores atributos de la producción de compuestos, se deben elegir rigurosamente las técnicas y los parámetros de proceso adecuados. La composición química de las fibras naturales también afecta significativamente las características del composite representadas por el porcentaje de celulosa, hemicelulosa, lignina y ceras.

Aplicaciones NFPC

En esta sección , se presentan y discuten aplicaciones en las que ya se utilizan fibras naturales, dónde se pueden utilizar y el futuro de sus aplicaciones en muchas industrias diferentes.

Industrias automotrices

En la industria automotriz industria, los compuestos NFPC son elegibles para los paneles laterales y frontales de los vehículos, ya que no son componentes estructurales primarios. El costo y el peso de los vehículos podrían reducirse parcialmente cuando los compuestos NFPC reemplacen los compuestos tradicionales de fibra de vidrio y el aluminio en estos componentes.

Industrias de ingeniería civil

fibra natural- Los compuestos de cemento para viviendas residenciales se han limitado a aplicaciones exteriores, como revestimientos y techos. Se requiere material de recubrimiento protector adicional en estas estructuras para evitar el ataque de la intemperie.

Forzar la función para la adopción

Varias industrias como dado que la industria automotriz, la energía, la construcción y la industria aeroespacial, entre otras, están siendo desafiadas por la sociedad y los gobiernos para fabricar productos más ecológicos y reducir su dependencia de los combustibles fósiles. En este punto de vista, la Comisión Europea administró una “Directriz europea 2000/53 / EG” para mejorar la reutilización automotriz al 85% en 2005 para un vehículo en peso. Este porcentaje aumentó al 95% en 2015.

Este tipo de codificación es un factor determinante importante en la adopción de compuestos de fibra natural. Las fibras naturales son una opción atractiva para que las industrias enfrenten los desafíos socioeconómicos y ambientales en este escenario.

Aplicaciones de compuestos de fibra natural

Además, el uso de fibras naturales crearía oportunidades de empleo en las zonas rurales y menos desarrolladas, contribuyendo así a lograr los objetivos de desarrollo factibles de las Naciones Unidas, a saber, disminuir la pobreza, crear una industrialización integral y sostenible y fomentar la innovación, crear ciudades y comunidades sostenibles. y producción y consumo responsables. Por lo tanto, las fibras naturales jugarán un papel vital en el desarrollo socioeconómico de nuestra sociedad.

Conclusión

Aplicaciones potenciales de NFPC

Independientemente del hecho de que muchos factores afectan el uso de fibras naturales como refuerzo en compuestos a base de polímeros, la renovabilidad y la competitividad de costos de las fibras naturales siguen siendo atractivas para todos los sectores comerciales para explorar oportunidades para reemplazar materiales tradicionales con fibras naturales. El valor de la investigación en esta dirección es enorme, ya que aún no se han resuelto muchos problemas. No hay duda de que diseñar compuestos NFRP y elegir su proceso de fabricación de manera adecuada los ayudará a ser uno de los materiales estructurales dominantes en las industrias de ingeniería en el futuro.

Fuentes

[1] Propiedades de los compuestos de fibras naturales para aplicaciones de ingeniería estructural

[2] Compuestos de fibra natural y sus aplicaciones:una revisión

Acerca de Addcomposites

Agregar compuestos es el proveedor del sistema Automated Fiber Placement (AFP). El sistema AFP se puede alquilar mensualmente para trabajar con termoestables, termoplásticos, colocación de fibra seca o en combinación con impresoras 3D.